第11章 简单机械和功【B卷·拔高卷】-2024-2025学年九年级物理上册单元速记·巧练（陕西专用，苏科版）

2024-2025学年九年级物理上册单元测试卷（陕西•苏科版） 第十一章 简单机械和功 （B卷•拔高卷） （考试时间：80分钟 试卷满分：80分） 注意事项： 1．测试范围：苏科版九年级上册第11章。 第Ⅰ卷 选择题 一、单选题（共10小题，每小题2分，计20分。每小题只有一个选项是符合题意的） 1．有一根粗细均匀，重力不能忽略的不等臂杠杆，如果在杠杆两端分别悬挂实心铁块，空气中杠杆恰能保持平衡，如图所示。现在把杠杆两端所悬铁块同时浸没于水中，则杠杆将（　　） A．仍处于平衡 B．失去平衡，左端上翘 C．失去平衡，右端上翘 D．以上情况都有可能 2．某同学自制了一架天平，由于制作粗糙，天平两侧长度不同；当将一物体放在天平的左盘时，右侧砝码的质量为m1，恰好平衡；当将该物体放在天平的右盘时，左侧砝码的质量为m2，天平才平衡，则该物体的质量应为（　　） A． B． C． D．无法确定 3．如图所示，要将一个半径为R、重为G的车轮，滚上高为h的台阶（h= ），需在轮的边缘加一个推力。若推力分别作用在A、B、C三点时，其最小值分别为FA、FB、FC，则（　　） A．FB<FC<FA B．FA<FB<FC C．FB<FA<FC D．FA=FB=FC 4．如图所示，用相同的滑轮安装成两种装置，分别用、匀速提升重为、的A、B两个物体，使物体上升的高度分别为、，绳子拉动的距离分别为。不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（　　） A．若，则 B．若，则 C．若，则 D．若，则 5．如图所示，利用滑轮组匀速提升水中物体A的示意图，滑轮组固定在钢架上。物体A底面积为20cm2，密度为6×103kg/m3。底面积为40cm2的圆柱形玻璃筒中装有一定量的水，当物体A完全浸没在水中时液面上升了15cm；在绳端拉力F为20N的作用下，物体A有的体积露出水面；此时，物体A所受的浮力为F浮，水在物体A底面处产生的压强为p，物体浸没在水中时滑轮组的机械效率为η。g取10N/kg，则下列选项正确的是（　　） A．p的大小为200Pa B．F浮的大小为2N C．滑轮组的机械效率η为75% D．物体A的重力为40N 6．某中学实验室新买了30箱实验器材，每箱重50N。实验员王老师要把这批器材搬往6m高处的实验室，他的身体可以往外提供的功率P与每次搬起器材的重力G的关系如图所示。已知每次下楼时间为上楼时间的一半，若不考虑搬起箱子、放下箱子的时间，他将这批器材从地面搬到实验室至少需要（　　） A．140s B．160s C．180s D．200s 7．如下图甲所示，物体A在大小不变的水平拉力F的作用下，先后在粗糙程度不同的表面DE和HG上做直线运动，图乙为物体在DE、HG两段运动过程中距离和时间关系的图像。F在DE段所做的功为，功率为，受到的摩擦力为；在HG段所做的功为，功率为，受到的摩擦力为。则下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 8．物体B的重力为G，此时物体A正沿着水平桌面以速度v向右做匀速直线运动；若对A施加一个水平向左的力F，物体A以速度2v匀速向左运动。若不计绳重、滑轮重及绳与滑轮间摩擦，则下列选项正确的是（　　） A．物体A向右运动时，物体B的速度大小是 B．对物体A施加的水平向左的力F大小为2G C．物体A向右做匀速直线运动时的摩擦力大小为2G D．物体B匀速上升时，克服重力做功的功率为2Gv 9．滑板A和滑板B（足够长）叠放在光滑水平地面上，滑块A和滑板B左侧还通过如图所示的滑轮组用细线连接。用水平向右大小为12N的拉力在4s内，使滑块A相对于地面向右匀速移动了1.6m，忽略滑轮与绳子间的摩擦，滑轮重力不计。滑块A向右匀速运动的过程中（　　） A．竖直墙壁受到的拉力为8N B．滑块A和滑板B之间的摩擦力大小为4N C．动滑轮对滑板B的拉力做功6.4J D．动滑轮对滑板B的拉力的功率为3.2W 10．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，钩码总重G为，钩码上升高度h为，测力计移动的距离为，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆A点下面的钩码缓缓上升，实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为0.5N。则下列说法正确的是（　　） A．拉力对杠杆做的额外功为 B．匀速竖直拉动过程中弹簧测力计示数先变小后变大 C．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升，则机械效率降低 D．若将弹簧测力计从端点移到B点，用同样的方式将钩码提升，则机械效率不变 第Ⅱ卷 非选择题 二、填空与作图题（共8小题，计23分） 11．（2分）一均匀木板AB，B端固定在墙壁的转轴上，木板可以在竖直面内转动，恰好使木板水平放置，如图所示。现用水平力F由A向B缓慢匀速推动木块C．在推动过程中木板对木块的压力 ，推力F将 。（两空均选填“变大”、“变小”或“不变”） 12．（3分）如图，滑轮组将重为的重物在10s内匀速吊起2m，滑轮组的机械效率为80%，提升重物做的有用功为 J，拉力的功率为 W，若动滑轮（含吊钩）的质量为100kg，则克服摩擦和钢丝绳重所做的功为 J。 13．（3分）如图所示，物体在拉力F的作用下匀速上升，重物G重20N，滑轮重10N，重物G在10s内上升了2m，拉力F移动的距离 m，拉力F所做功的功率为 W，动滑轮的机械效率 。（忽略绳重及摩擦） 14．（2分）如图，小强站在一个平板上，用如图所示的滑轮组匀速把木板和自己向上拉了1m高。已知小强体重为500N，木板重300N，每个滑轮重均为40N。若不考虑摩擦及绳重，则小强的拉力为 N，小强对平板的压力为 N。 15．（3分）用图甲的滑轮组运送货物上楼，图乙记录了滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像，分析可知动滑轮重为 N，当某次运送重为460N的货物时，绳子的拉力F= N，滑轮组的机械效率η= %。（不考虑绳重和摩擦） 16．（3分）在水平地面上有三块密度为0.5×103 kg/m3，边长均为10 cm的正方体木块，某小孩把三块木块逐一竖直堆叠起来，如图所示。一块木块的质量是 kg。三块木块叠起来后对地面的压强是 Pa。小孩叠起这堆木块至少做了 J的功。 17．（3分）往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3m长的斜面，把1200N的重物提高1m，推力为500N，该过程工人做的有用功是 J，斜面的机械效率为 ，若重物增加到1500N，斜面的机械效率将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 18．（4分）（1）如图所示，用一根细绳将杠杆AOB在O点悬挂起来，B处挂一重物G，请你在杠杆上画出最小的动力F1及动力臂L1，使杠杆在图中位置平衡。 （2）建筑工地上，工人师傅将图所示的滑轮装配成滑轮组，利用它通过机车提升重物，绳索经地面上的滑轮改变拉力方向后与机车尾部水平相连，请画出滑轮组的绕线方式。 三、实验与探究题（共3小题，计21分） 19．（7分）小明在探究“杠杆平衡条件”的实验中，采用了如图甲所示的实验装置（实验中所用钩码均相同，杠杆质量均匀，相邻刻度线之间的距离相等）。 (1)实验前，如图甲所示，接下来应将杠杆左端或右端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡； (2)图乙中杠杆恰好处于水平位置平衡，小明尝试在A点下方再加挂2个相同的钩码，为使杠杆保持水平平衡，应将B点的钩码向 （选填“左”或“右”）移动； (3)小明又尝试用弹簧测力计代替B点悬挂的钩码，并始终竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，此过程中弹簧测力计的示数会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；（不计阻力影响） (4)另一名同学用图丁所示的装置进行探究，发现当杠杆水平平衡时，与小明同学得出的杠杆平衡条件不相符，原因是 ； (5)如图戊所示，为小华在科技创新大赛中，利用杠杆设计的可以直接测量液体密度的“密度天平”。其制作过程和原理如下：选择一根长1米的杠杆，使其中点置于支架上，调节两边螺母使杠杆在水平位置平衡。在左侧离中点10厘米的A位置用细线固定一个质量为100克、容积为50cm3的容器。右侧用细线悬挂一质量为50g的钩码（细线的质量忽略不计）。测量时往容器中加满水，移动钩码使悬挂点距支点 厘米处杠杆在水平位置平衡，该“密度天平”的量程为 g/cm3。若将钩码的质量适当增大，该“密度天平”的量程将 。（选填“增大”“减小”或“不变”） 20．（6分）小明用图甲所示装置探究“斜面的机械效率”。 实验前他有如下猜想： A．斜面的机械效率可能与物体所 受的摩擦力有关； B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。 （1）实验中，沿斜面拉动物体时，应使其做 运动； （2）下表是小明探究过程中记录的两次对比实验数据； 次数 物体 物重G/N 拉升高度h/cm 拉力F/N 拉动距离s/cm 机械效率η 1 木块 6 8 1.20 80 50% 2 小车 6 10 0.75 100 ①第2次实验时斜面的机械效率为 ； ②进行这两次对比实验是为了研究斜面机械效率与 的关系； （3）小明利用该实验装置进一步研究发现，将长50cm的木板搭成倾角不同的斜面，用弹簧测力计把5N的物块从斜面底端拉至顶端的过程中，额外功W额外随斜面的水平长度L（木板在水平面上的正投影长度）的变化关系图像如图乙所示； ①由图像可知：W额外与L成 比； ②当斜面的水平长度L＝0.4m，拉力做的总功为 J； ③若将木板平放在水平桌面上，水平匀速拉动木板上的物块时，弹簧测力计的示数为_______N。 21．（8分）下图为“测滑轮组机械效率”实验所用的装置，每个钩码总重2N，每个滑轮等重均为0.7N，测量实验数据如下表。 实验次数 1 2 3 4 5 6 对应装置 甲 乙 丙 丁 戊 钩码重 2 4 4 4 4 6 钩码上升高度 0.1 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F/N 1.0 1.6 1.2 1.5 1.7 2.0 绳端移动距离s/m 0.3 0.3 0.5 0.4 0.3 0.8 机械效率 66.7 83.3 66.7 78.4 75.0 （1）若不计绳重，则钩码静止时，甲图中的拉力是 N； （2）为了准确测出甲滑轮组的机械效率，应竖直向上 拉动弹簧测力计使钩码上升； （3）戊装置比乙装置多使用一个滑轮，目的是为了 ； （4）第3次实验测得滑轮组的机械效率为 %（计算结果保留到0.1%）。从表中数据可分析出第6次实验是用 图装置完成的实验； （5）通过第1次实验和第2次实验的数据分析，用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，提升的物重增加时，克服物重所做的有用功变 （选填“多”或“少”）； （6）通过第2次实验和第3次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率 ； （7）若不计绳重，第5次实验中克服摩擦所做的额外功为 。 四、综合题（共2小题，计16分） 22．（8分）小雯看见邻居正在装修新房，她了解到：建筑工人站在高台上，利用如图所示的滑轮组，用竖直向上的力F 拉绳子自由端，将60kg的建筑材料匀速提升3m，此过程中建筑工人对高台的压强为14800Pa。滑轮的重力均为120N，绳子A、B段能承受的最大拉力分别为920N和460N，建筑工人站立时与地面的接触面积为500cm²，忽略绳重和机械之间的摩擦，求： （1）此过程中建筑工人做的有用功； （2）建筑工人受到的重力； （3）此滑轮组的最大机械效率。 23．（8分）如图所示，是平衡箱可移动的塔式起重机简易示意图，它广泛用于楼房建筑中材料的输送及建筑构件的安装。平衡臂和起重臂整体可视为一根杠杆，O是它的支点，平衡臂最长为L1=10m、起重臂最长为L2=25m，平衡箱的质量为2×104kg。（平衡臂、起重臂、动滑轮、钢绳及吊钩的重均忽略不计，g取10N/kg） （1）当吊钩在起重臂的最右端时，起重机能吊起货物的最大质量是多少kg？ （2）某一次起吊时，使吊钩移到起重臂的最右端，把一个3×104N的构件吊到空中，然后在电动机的牵引下，使被吊起的构件以2m/s的速度从起重臂的最右端向O点移动，同时平衡箱也要以某一速度向O点移动，那么在确保起重机起重臂、平衡臂始终平衡的情况下，平衡箱移动的速度是多少m/s？ （3）某一次要起吊一个重为9×103N的货物，起升电动机通过对钢绳施加拉力F将货物从地面匀速地提升到30m的高空处，所用的时间是50s，已知滑轮组的机械效率为90%，则起升电动机对钢绳施加的拉力F是多大？该起升电动机的功率是多大？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年九年级物理上册单元测试卷（陕西•苏科版） 第十一章 简单机械和功 （B卷•拔高卷） （考试时间：80分钟 试卷满分：80分） 注意事项： 1．测试范围：苏科版九年级上册第11章。 第Ⅰ卷 选择题 一、单选题（共10小题，每小题2分，计20分。每小题只有一个选项是符合题意的） 1．有一根粗细均匀，重力不能忽略的不等臂杠杆，如果在杠杆两端分别悬挂实心铁块，空气中杠杆恰能保持平衡，如图所示。现在把杠杆两端所悬铁块同时浸没于水中，则杠杆将（　　） A．仍处于平衡 B．失去平衡，左端上翘 C．失去平衡，右端上翘 D．以上情况都有可能 【答案】B 【详解】设A端铁块的体积为VA，B端铁块的体积为VB，A端铁块所受的重力为 同理，B端铁块所受的重力为 设杠杆的自重为G，重力的力臂为 L，如果在杠杆两端分别悬挂实心铁块，空气中杠杆恰能保持平衡，则根据杠杆平衡原理可知，可以列等式为 ① 经整理可知， 则 而浮力大小关系为 现在把杠杆两端所悬铁块同时浸没于水中，则A端绳子所受的拉力为 A端绳子所受的拉力与力臂的乘积为 B端绳子所受的拉力为 B端绳子所受的拉力与力臂的乘积为 要想比较杠杆是否平衡，需要比较与大小关系，可以直接相减得 将①代入等式中，经整理可知 故 故杠杆失去平衡，左端上翘，故B符合题意；ACD 不符合题意。 故选B。 2．某同学自制了一架天平，由于制作粗糙，天平两侧长度不同；当将一物体放在天平的左盘时，右侧砝码的质量为m1，恰好平衡；当将该物体放在天平的右盘时，左侧砝码的质量为m2，天平才平衡，则该物体的质量应为（　　） A． B． C． D．无法确定 【答案】B 【详解】天平在水平位置平衡，如图设天平的左半段是l2，右半段是l1，把物体m放在不等臂天平的左盘，右盘放m1砝码，天平平衡，所以 ① 把物体m放在不等臂天平的右盘，左盘放m2砝码，天平平衡，所以 ② 由①和②得到 所以 故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 3．如图所示，要将一个半径为R、重为G的车轮，滚上高为h的台阶（h= ），需在轮的边缘加一个推力。若推力分别作用在A、B、C三点时，其最小值分别为FA、FB、FC，则（　　） A．FB<FC<FA B．FA<FB<FC C．FB<FA<FC D．FA=FB=FC 【答案】A 【详解】 如左图，在A点施加力FA，动力臂最长为OA，动力最小；如中图，在B点施加力FB，动力臂最长为OB，动力最小；如右图，在C点施加力FC，动力臂最长为OC，动力最小；其中OB为直径、最长，因为AB弧大于BC弧，所以OA＜OC，所以三力臂 OB＞OC＞OA 因为三图阻力和阻力臂相同，所以动力臂越长、越省力，所以 FB＜FC＜FA 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．如图所示，用相同的滑轮安装成两种装置，分别用、匀速提升重为、的A、B两个物体，使物体上升的高度分别为、，绳子拉动的距离分别为。不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（　　） A．若，则 B．若，则 C．若，则 D．若，则 【答案】B 【详解】A．由图示知，左边滑轮组承重绳子为2根，右边滑轮组承重绳子为3根，据s=nh知，hA=hB时，sA<sB，故A错误； B．不计绳重和摩擦时，据，而两种装置用相同滑轮安装，所以两个滑轮组中动滑轮的重力相等，若FA=FB，则 解得GA<GB，据 得，故B正确； C．若GA=GB，据 知，，故C错误； D．若GA<GB，则 ， 无法比较FA和FB的大小，故D错误。 故选B。 5．如图所示，利用滑轮组匀速提升水中物体A的示意图，滑轮组固定在钢架上。物体A底面积为20cm2，密度为6×103kg/m3。底面积为40cm2的圆柱形玻璃筒中装有一定量的水，当物体A完全浸没在水中时液面上升了15cm；在绳端拉力F为20N的作用下，物体A有的体积露出水面；此时，物体A所受的浮力为F浮，水在物体A底面处产生的压强为p，物体浸没在水中时滑轮组的机械效率为η。g取10N/kg，则下列选项正确的是（　　） A．p的大小为200Pa B．F浮的大小为2N C．滑轮组的机械效率η为75% D．物体A的重力为40N 【答案】C 【详解】D．物体的体积 VA＝S容h＝40cm2×15cm＝600cm3＝600×10﹣6m3 由得物体的质量 mA＝ρAV＝6×103kg/m3×600×10﹣6m5＝3.6kg 物体A的重 G＝mg＝4.6kg×10N/kg＝36N 故D错误； A．当物体A有的体积露出水面时 浸入深度 水在物体A底面处产生的压强 p＝ρ水gh＝1×103kg/m3×10N/kg×0.2m＝2000Pa 故A错误； B．此时物体受到的浮力 F浮＝ρ水V排′g＝1×103kg/m3×400×10﹣6m3×10N/kg＝4N 故B错； C．在绳端拉力F为20N的作用下，物体A从水中匀速上升，物体浸没在水中受到的浮力 F浮＝ρ水V排g＝ρ水Vg＝1×103kg/m3×600×10﹣6m3×10N/kg＝6N 滑轮组的机械效率 故C正确。 故选C。 6．某中学实验室新买了30箱实验器材，每箱重50N。实验员王老师要把这批器材搬往6m高处的实验室，他的身体可以往外提供的功率P与每次搬起器材的重力G的关系如图所示。已知每次下楼时间为上楼时间的一半，若不考虑搬起箱子、放下箱子的时间，他将这批器材从地面搬到实验室至少需要（　　） A．140s B．160s C．180s D．200s 【答案】A 【详解】由P-G图象知，搬运的物体重力为300N时，功率最大为90W，由于对这批器材做功一定，故搬运的物体重量为300N时，所用时间最短，一箱重量为50N，所以他每次搬运的箱子数 该实验员搬箱上楼一次需要做的功 W=Gh=50N×6×6m=1800J 最大功率P=90W，搬箱上楼一次需要的最短时间 由题意可知，将这批器材全部搬到实验楼所需次数 因此将这批器材全部搬到实验楼所需的最短时间 t上总=5t上=5×20s=100s 需要的下楼次数 n下=5-1=4 因为每次下楼的时间为上楼时间的一半，所以完成任务下落所需时间 由于不考虑人自重和搬起箱子、放下箱子的时间，因此将这批器材从底楼搬到实验室，完成任务所需的最短时间是 t=t上总+t下总=100s+40s=140s 故选A。 7．如下图甲所示，物体A在大小不变的水平拉力F的作用下，先后在粗糙程度不同的表面DE和HG上做直线运动，图乙为物体在DE、HG两段运动过程中距离和时间关系的图像。F在DE段所做的功为，功率为，受到的摩擦力为；在HG段所做的功为，功率为，受到的摩擦力为。则下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．从乙图可知，DE段路程为3m，在HG段路程为3m，拉力相同，路程相同，故拉力在DE段和HG段做功相同，故A错误； B．从乙图可知，DE段做匀速直线运动，拉力等于摩擦力，故B正确； C．拉力在DE段和HG段做功相同，DE段做功时间大于HG段做功时间，故 故C错误； D．DE段做匀速直线运动，拉力等于摩擦力，在HG段，不做匀速直线运动，拉力等于此阶段的摩擦力，故两次的摩擦力不相等，故D错误。 故选B。 8．物体B的重力为G，此时物体A正沿着水平桌面以速度v向右做匀速直线运动；若对A施加一个水平向左的力F，物体A以速度2v匀速向左运动。若不计绳重、滑轮重及绳与滑轮间摩擦，则下列选项正确的是（　　） A．物体A向右运动时，物体B的速度大小是 B．对物体A施加的水平向左的力F大小为2G C．物体A向右做匀速直线运动时的摩擦力大小为2G D．物体B匀速上升时，克服重力做功的功率为2Gv 【答案】C 【详解】AD．从图中可知，此时物体A正沿着水平桌面以速度v向右做匀速直线运动，则物体B的速度大小为；若对A施加一个水平向左的力F，物体A以速度2v匀速向左运动，则物体B的速度大小为 根据 可知物体B匀速上升时，克服重力做功的功率 故AD错误； BC．当物体A正沿着水平桌面以速度v向右做匀速直线运动时，A处于平衡状态，A所受的摩擦力 若对A施加一个水平向左的力F，物体A以速度2v匀速向左运动，A仍处于平衡状态，且A对水平桌面的压力和接触面的粗糙程度均不变，所受摩擦力不变，此时A在水平方向上受到水平向左的拉力F和水平向右的摩擦力f、拉力FA，则对物体A施加的水平向左的力 故B错误，C正确。 故选C。 9．滑板A和滑板B（足够长）叠放在光滑水平地面上，滑块A和滑板B左侧还通过如图所示的滑轮组用细线连接。用水平向右大小为12N的拉力在4s内，使滑块A相对于地面向右匀速移动了1.6m，忽略滑轮与绳子间的摩擦，滑轮重力不计。滑块A向右匀速运动的过程中（　　） A．竖直墙壁受到的拉力为8N B．滑块A和滑板B之间的摩擦力大小为4N C．动滑轮对滑板B的拉力做功6.4J D．动滑轮对滑板B的拉力的功率为3.2W 【答案】C 【详解】对滑块A在水平方向受力分析，受到细线水平向左拉力F和滑块B对滑块A的摩擦力f、向右的拉力，根据物体受力平衡可得 F=f+F绳① 滑块B放在光滑水平地面上，对滑块B在水平方向受力分析，受到动滑轮对滑板B的水平向左拉力F拉=2F绳和滑块A对滑块B向右的摩擦力f，根据物体受力平衡可得 f=2F绳② 由①②可得 A．左侧定滑轮受到三段绳子水平向右拉力，则墙壁受到的拉力 F墙=3F绳=3×4N=12N 故A不符合题意； B．由②可得：滑块A和滑板B之间的摩擦力 f=2F绳=2×4N=8N 故B不符合题意； C．动滑轮对滑块B的拉力 F拉=2F绳=2×4N=8N 滑块A相对于地面向右匀速移动了l.6m，则滑板B相对于地面向左匀速移动的距离 则动滑轮对滑板B的拉力做功 W=F拉sB=8N×0.8m=6.4J 故C符合题意； D．则动滑轮对滑板B的拉力做功功率 故D不符合题意。 故选C。 10．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，钩码总重G为，钩码上升高度h为，测力计移动的距离为，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆A点下面的钩码缓缓上升，实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为0.5N。则下列说法正确的是（　　） A．拉力对杠杆做的额外功为 B．匀速竖直拉动过程中弹簧测力计示数先变小后变大 C．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升，则机械效率降低 D．若将弹簧测力计从端点移到B点，用同样的方式将钩码提升，则机械效率不变 【答案】D 【详解】B．由下图可知： OC为钩码G的力臂，OD为弹簧测力计拉力的力臂，由可得 由杠杆的平衡条件可得 则 由和G不变可知，F不变，即匀速竖直拉动过程中弹簧测力计示数不变，故B错误； A．拉力做的总功 拉力做的有用功 拉力对杠杆做的额外功 故A错误； C．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升时，有用功不变，此时杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离变小，克服杆与O点的摩擦力做功变小，则额外功变小，由 可知，机械效率升高，故C错误； D．若将弹簧测力计从端点移到B点，用同样的方式将钩码提升，则有用功不变，此时杠杆上旋的角度和杠杆升高的距离不变，克服杆与O点的摩擦力做功不变，则额外功不变，由 可知，机械效率不变，故D正确。 故选D。 第Ⅱ卷 非选择题 二、填空与作图题（共8小题，计23分） 11．（2分）一均匀木板AB，B端固定在墙壁的转轴上，木板可以在竖直面内转动，恰好使木板水平放置，如图所示。现用水平力F由A向B缓慢匀速推动木块C．在推动过程中木板对木块的压力 ，推力F将 。（两空均选填“变大”、“变小”或“不变”） 【答案】 变大 变大 【详解】[1][2]以杆为研究对象，杆受重力G和C对它的支持力F支，两力臂如图所示：    根据杠杆平衡条件可得 F支·L支＝G•LG 木板的重力不变，水平力F由A向B缓慢匀速推动木块，F支的力臂相对木板重力的力臂在减小，所以根据杠杆平衡条件可知，在整个过程中支持力在逐渐增大力的作用是想到的，木板对木块的压力也在增大。 12．（3分）如图，滑轮组将重为的重物在10s内匀速吊起2m，滑轮组的机械效率为80%，提升重物做的有用功为 J，拉力的功率为 W，若动滑轮（含吊钩）的质量为100kg，则克服摩擦和钢丝绳重所做的功为 J。 【答案】 4.8×104 6000 1×104 【详解】[1]滑轮组提升重物做的有用功为 [2]滑轮组的机械效率为80%，绳子自由端拉力做功为 拉力的功率为 [3] 若动滑轮（含吊钩）的质量为100kg，克服动滑轮（含吊钩）做功为 滑轮组所做的额外功为 则克服摩擦和钢丝绳重所做的功为 13．（3分）如图所示，物体在拉力F的作用下匀速上升，重物G重20N，滑轮重10N，重物G在10s内上升了2m，拉力F移动的距离 m，拉力F所做功的功率为 W，动滑轮的机械效率 。（忽略绳重及摩擦） 【答案】 1 5 80％ 【详解】[1]如图所示，是动滑轮，绳子移动的距离是动滑轮移动距离的两倍，拉力F移动的距离即为动滑轮移动的距离，故拉力F移动的距离 [2]对动滑轮进行受力分析，受到了向下的两根绳子的拉力，和动滑轮的重力，故拉力F的大小为 拉力F做的功为 拉力F所做功的功率为 动滑轮的机械效率 14．（2分）如图，小强站在一个平板上，用如图所示的滑轮组匀速把木板和自己向上拉了1m高。已知小强体重为500N，木板重300N，每个滑轮重均为40N。若不考虑摩擦及绳重，则小强的拉力为 N，小强对平板的压力为 N。 【答案】 190 310 【详解】[1]将小强和平板作为一个整体，由于他们处于匀速上升状态，所以受力平衡；设小强用的拉力为F，由图示可知，作用在小强和平板上绳子的股数为3，其中右边两段绳子的拉力均为F，最左侧绳子上的拉力为2F+G轮，则有 (2F+G轮)+F+F=G人+G板 代入数据得 (2F+40N)+F+F=500N+300N 解得F=190N，则小强的拉力为190N。 [2]由于小强受到竖直向上的拉力、支持力和竖直向下的重力，则支持力 F支=G-F=500N-190N=310N 由于力的作用是相互的，小强对平板的压力与平板对小强的支持力是一对相互作用力，两个力的大小相等，则小强对平板的压力 F压=F支=310N 15．（3分）用图甲的滑轮组运送货物上楼，图乙记录了滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像，分析可知动滑轮重为 N，当某次运送重为460N的货物时，绳子的拉力F= N，滑轮组的机械效率η= %。（不考虑绳重和摩擦） 【答案】 40 250 92 【详解】[1]由图乙可知，运送货物 时，滑轮组的机械效率 不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率 解得 [2]由图可知，绳子承重段数 不计绳重和摩擦，运送460N的货物时绳子的拉力 不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率 16．（3分）在水平地面上有三块密度为0.5×103 kg/m3，边长均为10 cm的正方体木块，某小孩把三块木块逐一竖直堆叠起来，如图所示。一块木块的质量是 kg。三块木块叠起来后对地面的压强是 Pa。小孩叠起这堆木块至少做了 J的功。 【答案】 0.5 1.5 【详解】[1]一块木块的质量是 [2]三块木块叠起来后对地面的压强是 [3]小孩叠起这堆木块至少做了 17．（3分）往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3m长的斜面，把1200N的重物提高1m，推力为500N，该过程工人做的有用功是 J，斜面的机械效率为 ，若重物增加到1500N，斜面的机械效率将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 1200 80% 不变 【详解】[1]工人做的有用功是 [2]工人做的总功是 斜面的机械效率为 [3]若重物增加到1500N，重物受到的摩擦力阻力也会增加，接触面压力增加几分之几，摩擦力阻力也会增大几分之几，则有用功和额外功都增加几分之几，则总功也增加的相同的倍数，故机械效率不变。 18．（4分）（1）如图所示，用一根细绳将杠杆AOB在O点悬挂起来，B处挂一重物G，请你在杠杆上画出最小的动力F1及动力臂L1，使杠杆在图中位置平衡。 【答案】 【详解】根据杠杆平衡的条件，F1×L1=F2×L2，在杠杆阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长。因此先确定最长的力臂，即支点到杠杆上最远点间距离，由图知，B点离支点最远，即OB为最长动力臂，动力作用线与动力垂直，所以过B点作垂直于OB的作用力F1，为使杠杆平衡，动力的方向应垂直于OB向上，如答案所示。 （2）建筑工地上，工人师傅将图所示的滑轮装配成滑轮组，利用它通过机车提升重物，绳索经地面上的滑轮改变拉力方向后与机车尾部水平相连，请画出滑轮组的绕线方式。 【答案】   【详解】由图知，滑轮组有一个动滑轮和一个定滑轮，题目要求绳索经地面上的滑轮改变拉力方向后与机车尾部水平相连，则从滑轮引出拉线的拉力方向向下，如答案所示。 三、实验与探究题（共3小题，计21分） 19．（7分）小明在探究“杠杆平衡条件”的实验中，采用了如图甲所示的实验装置（实验中所用钩码均相同，杠杆质量均匀，相邻刻度线之间的距离相等）。 (1)实验前，如图甲所示，接下来应将杠杆左端或右端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡； (2)图乙中杠杆恰好处于水平位置平衡，小明尝试在A点下方再加挂2个相同的钩码，为使杠杆保持水平平衡，应将B点的钩码向 （选填“左”或“右”）移动； (3)小明又尝试用弹簧测力计代替B点悬挂的钩码，并始终竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，此过程中弹簧测力计的示数会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；（不计阻力影响） (4)另一名同学用图丁所示的装置进行探究，发现当杠杆水平平衡时，与小明同学得出的杠杆平衡条件不相符，原因是 ； (5)如图戊所示，为小华在科技创新大赛中，利用杠杆设计的可以直接测量液体密度的“密度天平”。其制作过程和原理如下：选择一根长1米的杠杆，使其中点置于支架上，调节两边螺母使杠杆在水平位置平衡。在左侧离中点10厘米的A位置用细线固定一个质量为100克、容积为50cm3的容器。右侧用细线悬挂一质量为50g的钩码（细线的质量忽略不计）。测量时往容器中加满水，移动钩码使悬挂点距支点 厘米处杠杆在水平位置平衡，该“密度天平”的量程为 g/cm3。若将钩码的质量适当增大，该“密度天平”的量程将 。（选填“增大”“减小”或“不变”） 【答案】(1)左 (2)右 (3)不变 (4)杠杆的重力对实验结果产生影响 (5) 50 0~3 增大 【详解】（1）由图甲得，杠杆的右端下倾，则接下来应将杠杆左端或右端的平衡螺母向左调节，使杠杆在水平位置平衡。 （2）图乙中杠杆恰好处于水平位置平衡，小明尝试在A点下方再加挂2个相同的钩码，左端的力与力臂的乘积变大，由杠杆平衡条件得，当杠杆右端力不变时，力臂应变大，则为使杠杆保持水平平衡，应将B点的钩码向右移动。 （3）小明又尝试用弹簧测力计代替B点悬挂的钩码，并始终竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，此时动力臂与阻力臂的比值不变，钩码对杠杆的拉力不变，由杠杆平衡条件得，此过程中弹簧测力计的示数会不变。 （4）图丁的杠杆的重心不通过支点，则杠杆的重力会影响实验结果。 （5）[1][2]依题意得，动力臂与阻力臂的最大值为50cm，则当容器中添加的液体的密度最大时，容器中液体的质量最大，容器与容器中液体的总质量最大，容器与容器中液体的总重力最大，容器对杠杆的拉力最大，由杠杆平衡条件得，此时阻力臂最大为50cm，由杠杆平衡条件得 由得，容器与容器中液体的最大质量为 容器中液体的最大质量为 容器中液体的最大密度为 则该“密度天平”的量程为0~3g/cm3。 [3]若将钩码的质量适当增大，阻力变大，当阻力臂最大时，阻力与最大阻力臂的乘积变大，动力臂不变，由杠杆平衡条件得，动力变大，则容器与容器中液体的重力变大，容器中液体的最大重力变大，容器中液体的最大质量变大，由得，容器中装的液体的密度最大值变大，则该“密度天平”的量程将增大。 20．（6分）小明用图甲所示装置探究“斜面的机械效率”。 实验前他有如下猜想： A．斜面的机械效率可能与物体所 受的摩擦力有关； B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。 （1）实验中，沿斜面拉动物体时，应使其做 运动； （2）下表是小明探究过程中记录的两次对比实验数据； 次数 物体 物重G/N 拉升高度h/cm 拉力F/N 拉动距离s/cm 机械效率η 1 木块 6 8 1.20 80 50% 2 小车 6 10 0.75 100 ①第2次实验时斜面的机械效率为 ； ②进行这两次对比实验是为了研究斜面机械效率与 的关系； （3）小明利用该实验装置进一步研究发现，将长50cm的木板搭成倾角不同的斜面，用弹簧测力计把5N的物块从斜面底端拉至顶端的过程中，额外功W额外随斜面的水平长度L（木板在水平面上的正投影长度）的变化关系图像如图乙所示； ①由图像可知：W额外与L成 比； ②当斜面的水平长度L＝0.4m，拉力做的总功为 J； ③若将木板平放在水平桌面上，水平匀速拉动木板上的物块时，弹簧测力计的示数为_______N。 【答案】 匀速 80% 物体所受的摩擦力 正 2.3 2 【详解】（1）[1]实验中，沿斜面拉动物体时，为了使拉力不必那，应使其做匀速直线运动。 （2）[2]由表格中数据得，第2次实验时斜面的机械效率为 [3]进行这两次对比实验，控制物体的重力相同，改变物体拉升的高度，是为了研究斜面机械效率与提升高度的关系。 （3）[4]当斜面的水平长度 物体提升的高度为 由图像得，拉力做的额外功为 拉力做的有用功功为 拉力做的 [5] 当物块在斜面的水平长度0.4m时，物块受到的摩擦大小为 若将木板平放在水平桌面上，水平匀速拉动木板上的物块时，弹簧测力计的示数等于物块受到的摩擦力 21．（8分）下图为“测滑轮组机械效率”实验所用的装置，每个钩码总重2N，每个滑轮等重均为0.7N，测量实验数据如下表。 实验次数 1 2 3 4 5 6 对应装置 甲 乙 丙 丁 戊 钩码重 2 4 4 4 4 6 钩码上升高度 0.1 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F/N 1.0 1.6 1.2 1.5 1.7 2.0 绳端移动距离s/m 0.3 0.3 0.5 0.4 0.3 0.8 机械效率 66.7 83.3 66.7 78.4 75.0 （1）若不计绳重，则钩码静止时，甲图中的拉力是 N； （2）为了准确测出甲滑轮组的机械效率，应竖直向上 拉动弹簧测力计使钩码上升； （3）戊装置比乙装置多使用一个滑轮，目的是为了 ； （4）第3次实验测得滑轮组的机械效率为 %（计算结果保留到0.1%）。从表中数据可分析出第6次实验是用 图装置完成的实验； （5）通过第1次实验和第2次实验的数据分析，用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，提升的物重增加时，克服物重所做的有用功变 （选填“多”或“少”）； （6）通过第2次实验和第3次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率 ； （7）若不计绳重，第5次实验中克服摩擦所做的额外功为 。 【答案】 0.9 匀速 改变力的方向 66.7 丁 多 越低 0.04 【详解】（1）[1]由甲图可知，承担物体有效的绳子段数n1=3，若不计绳重，则钩码静止时，绳端拉力为 （2）[2]只有竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升，此时系统处于平衡状态，拉力大小才等于测力计示数，故为准确测出滑轮组的机械效率，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升。 （3）[3]由甲装置和丙装置可知，绳子的有效股数相同、动滑轮的个数相同、物体的重力相等，绳子的缠绕方式不同，两装置中，提升相同的物体上升相同的高度时所做的有用功相同，动滑轮的个数和摩擦力的大小相同所做的额外功相等，由 可知两者的机械效率相同。戊装置比乙装置多使用一个定滑轮，目的是为了改变力的方向。 （4）[4]第3次中承担物体绳子段数n3=5，实验测得滑轮组的机械效率为 [5]由表中数据，根据 可得承担物体有效段数为 由图示滑轮组可知，第6次实验是用丁图装置完成的实验。 （5）[6]由W=Gh可知，用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，提升的物重增加时，克服物重所做的有用功变多。 （6）[7]通过第2次实验和第3次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率越低。 （7）[8]由表中第5次实验数据可知，承担物体绳子的段数为n5=3，由s5=n5h5得提升物体升高的高度为 有用功为 W有5=G5h5=4N×0.1m=0.4J 总功为 W总5=F5s5=1.7N×0.3m=0.51J 额外功为 W额5= W总5- W有5=0.51J-0.4J=0.11J 若不计绳重，额外功由克服动滑轮重和摩擦产生，克服动滑轮重做的功为 W动5=G动5h5=0.7N×0.1m=0.07J 则克服摩擦做的功为 Wf = W额5- W动5=0.11J-0.07J=0.04J 四、综合题（共2小题，计16分） 22．（8分）小雯看见邻居正在装修新房，她了解到：建筑工人站在高台上，利用如图所示的滑轮组，用竖直向上的力F 拉绳子自由端，将60kg的建筑材料匀速提升3m，此过程中建筑工人对高台的压强为14800Pa。滑轮的重力均为120N，绳子A、B段能承受的最大拉力分别为920N和460N，建筑工人站立时与地面的接触面积为500cm²，忽略绳重和机械之间的摩擦，求： （1）此过程中建筑工人做的有用功； （2）建筑工人受到的重力； （3）此滑轮组的最大机械效率。 【答案】（1）1800J；（2）500N；（3）90% 【详解】解：（1）此过程中建筑工人做的有用功为克服建筑材料重力所做的功，则建筑工人做的有用功 （2）建筑工人对高台的压力 由于滑轮组有3段绳子承担着物重，则绳子的拉力 因为建筑工人受到竖直向下的重力及绳子的拉力，竖直向上的支持力（大小等于压力）以处于平衡状态，所以建筑工人的重力 （3） 当绳子A段能承受的最大拉力FA​=920N时，滑轮组的机械效率最大，此时绳子B的拉力 则最大物重 滑轮组的最大机械效率 答：（1）此过程中建筑工人做的有用功为1800J； （2）建筑工人受到的重力为500N； （3）此滑轮组的最大机械效率为90%。 23．（8分）如图所示，是平衡箱可移动的塔式起重机简易示意图，它广泛用于楼房建筑中材料的输送及建筑构件的安装。平衡臂和起重臂整体可视为一根杠杆，O是它的支点，平衡臂最长为L1=10m、起重臂最长为L2=25m，平衡箱的质量为2×104kg。（平衡臂、起重臂、动滑轮、钢绳及吊钩的重均忽略不计，g取10N/kg） （1）当吊钩在起重臂的最右端时，起重机能吊起货物的最大质量是多少kg？ （2）某一次起吊时，使吊钩移到起重臂的最右端，把一个3×104N的构件吊到空中，然后在电动机的牵引下，使被吊起的构件以2m/s的速度从起重臂的最右端向O点移动，同时平衡箱也要以某一速度向O点移动，那么在确保起重机起重臂、平衡臂始终平衡的情况下，平衡箱移动的速度是多少m/s？ （3）某一次要起吊一个重为9×103N的货物，起升电动机通过对钢绳施加拉力F将货物从地面匀速地提升到30m的高空处，所用的时间是50s，已知滑轮组的机械效率为90%，则起升电动机对钢绳施加的拉力F是多大？该起升电动机的功率是多大？ 【答案】（1）8000kg；（2）6.55m/s；（3）5×103N； 6×103W 【详解】解：（1）配重物的重力 根据杠杆的平衡条件可知，起重机在最大起吊幅度时能吊起物体的重力 由可得 （2）吊起最重的货物后，在电动机的牵引下，吊起的货物以2m/s的速度从起重臂的最右端向O点移动，同时平衡箱也以某一速度向O点移动，在此过程中，确保起重机起重臂、平衡臂始终平衡的情况下，根据杠杆的平衡条件可得 即 解得 （3）由图可知 起升电动机做的有用功为 根据可知，起升电动机对钢绳施加的拉力F做的功为 拉力F为 该起升电动机的功率为 答：（1）当吊钩在起重臂的最右端时，起重机能吊起货物的最大质量是8000kg； （2）平衡箱移动的速度是6.55m/s； （3）起升电动机对钢绳施加的拉力F是5×103N；该起升电动机的功率是6×103W。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$